提高电力线监控应用的系统级性能和可靠性

提高电力线监控应用的系统级性能和可靠性

背景知识

图1. 典型的电力线监控应用中的AD7606B

除了提供完整的模拟信号链之外，AD7606B还提供许多校准和诊断功能，以改善系统级性能和可靠性。

直接传感器接口

与AD7606不同，AD7606B的输入阻抗已提高到5 MΩ，使其可以直接与多种传感器接口，从而获得两个好处：

· 降低外部串联电阻（例如，滤波或电阻分压网络）导致的增益误差。

· 当传感器断开时，所看到的偏移量会减小，可以轻松实现传感器断开检测功能。

外部电阻造成的增益误差

RFILTER越高，增益误差越大，这需要从控制器一侧补偿。但是，RIN越高，相同RFILTER 产生的影响就越小。与AD7606具有1 MΩ输入阻抗不同，AD7606B具有5 MΩ阻抗，这意味着在没有任何校准的情况下，相同串联电阻（RFILTER）的增益误差会降低到约1/5，如图2所示。

图2. 串联电阻导致的增益误差

传感器断开检测

建议采用比传感器的源阻抗大得多的RPD，将该并联电阻可能产生的误差减至最小。但是，RPD越大，在传感器断开时生成的ADC输出代码也越大，这并非我们期望的结果。由于AD7606B的RIN比AD7606大，对于给定的RPD，如果传感器断开，ADC输出代码会降低（如图3所示），从而降低了误报的风险。

图3. 传感器与ADC的模拟输入断开连接时的偏置误差

图4. 传感器断开检测

系统级性能

系统失调校准

系统相位校准

CONVST引脚用于管理模数转换启动，以便同时在所有通道上触发该流程。但是，对于通过电流互感器（CT）测量电流同时通过分压电阻按比例缩小来测量电压的应用，存在电流和电压通道之间相位不匹配的情况。为了补偿这种不匹配，AD7606B可以延迟任何通道（相对延迟大一点儿的通道）上的采样时刻，以便将输出信号调整到同相，如图5所示。

图5. 相位调整

系统可靠性

为了提高系统的可靠性，在片内增加了几种诊断功能，包括：

· 每个通道上的过压/欠压比较器。

· 一种接口检查，在每个通道上输出固定的数据，以验证通信状态。

· 在转换开始后，如果BUSY线持续的时间比正常时间长，则会发出BUSY STUCK HIGH警报。

总结

AD7606B为市场带来了完整的芯片数据采集系统。可实现所有的模拟前端内建模块。它提供了一套完整的高级诊断功能，以及增益、偏移和相位校准。因此，AD7606B降低了组件成本和系统 设计的复杂性，从而简化了电力线监控应用设计。

Lluis Beltran Gil

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